ES2665460T3 - Scanner for the analysis of a nuclear fuel rod - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un escáner para el análisis de barras de combustible nuclear que comprende un blindaje (1 ) y orificios (8,5) donde situar Ia barra de combustible (2) y uno o varios detectores de CZT (6). Los detectores de CZT permiten realizar un escáner ligero, simple y fácilmente transportable. El escáner tiene Ia ventaja añadida de que varios de sus elementos son intercambiables.The invention relates to a scanner for the analysis of nuclear fuel rods comprising a shield (1) and holes (8.5) where to place the fuel rod (2) and one or more CZT detectors (6). CZT detectors allow a light, simple and easily transportable scanner. The scanner has the added advantage that several of its elements are interchangeable.
Description
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DESCRIPCIONDESCRIPTION
Escáner para el análisis de una barra de combustible nuclear Campo de la invenciónScanner for the analysis of a nuclear fuel rod Field of the invention
La presente invención se aplica al campo de los equipos de inspección de combustible nuclear, más en particular, a un escáner de barras de combustible irradiadas.The present invention applies to the field of nuclear fuel inspection equipment, more particularly, to a scanner of irradiated fuel rods.
Antecedentes de la invenciónBackground of the invention
En los reactores nucleares, se utilizan elementos combustibles que comprenden una pluralidad de barras de combustible nuclear, organizadas en forma de matriz, en filas y columnas. Estas barras incluyen pastillas de combustible, por ejemplo, de uranio (U), en forma de óxido de uranio (UO2), normalmente enriquecido en 235U.In nuclear reactors, fuel elements are used that comprise a plurality of nuclear fuel rods, organized in the form of a matrix, in rows and columns. These bars include fuel pellets, for example, of uranium (U), in the form of uranium oxide (UO2), normally enriched in 235U.
Con el fin de estudiar varios parámetros característicos del rendimiento de las barras de combustible (distribución lineal del calor emitido o quemado, emisión de gases producto de la fisión, interacción de los elementos combustibles con las paredes de las barras, etc.) existen diversos dispositivos. En particular, un parámetro importante a tener en cuenta es el quemado, una medición de la cantidad de energía térmica producida en el combustible y que se puede expresar como el número de fisiones por 100 núcleos pesados (masa atómica >=232) presentes inicialmente en el combustible. Las mediciones no invasivas del quemado pueden basarse en la detección por ejemplo de la actividad del isótopo 137Cs usando detectores de radiación gamma de media o alta resolución. Existen, por ejemplo, detectores de radiación gamma basados en cristales de germanio que se usan para medir la radiación gamma emitida por los elementos combustibles después del uso de los mismos en el reactor nuclear, como el descrito en la publicación “Studies of Nuclear Fuel Performance Using On-site Gamma-ray Spectroscopy and In-pile Measurements, Ingvar Matsson, ISBN 91-554-6582-X”.In order to study several characteristic parameters of the performance of the fuel rods (linear distribution of the heat emitted or burned, emission of gases resulting from fission, interaction of the fuel elements with the walls of the bars, etc.) there are several devices . In particular, an important parameter to consider is burning, a measure of the amount of thermal energy produced in the fuel and that can be expressed as the number of fissions per 100 heavy cores (atomic mass> = 232) initially present in the fuel. Non-invasive burn measurements can be based on the detection, for example, of 137Cs isotope activity using medium or high resolution gamma radiation detectors. There are, for example, gamma radiation detectors based on germanium crystals that are used to measure the gamma radiation emitted by the combustible elements after their use in the nuclear reactor, as described in the publication “Studies of Nuclear Fuel Performance Using On-site Gamma-ray Spectroscopy and In-pile Measurements, Ingvar Matsson, ISBN 91-554-6582-X ”.
Este detector de germanio requiere refrigeración con nitrógeno líquido, algo que hace que la unidad y su operación sean complejas.This germanium detector requires cooling with liquid nitrogen, something that makes the unit and its operation complex.
Este tipo de mediciones, que pueden incluir una espectrometría, son necesarias para comprobar que el combustible se ha quemado tal y como estaba previsto y hasta el límite predeterminado, algo importante para el tratamiento y almacenamiento posterior del elemento combustible una vez usado.These types of measurements, which may include a spectrometry, are necessary to verify that the fuel has burned as planned and up to the predetermined limit, something important for the treatment and subsequent storage of the fuel element once used.
Existen también aparatos para medir y analizar los gases emitidos por las barras de combustible al exterior, como el descrito en la patente FR 2726936 a1. Sin embargo, un parámetro de creciente interés es la concentración de gas en la parte interior más alta de las barras de combustible y donde se sitúa el muelle (impelente), parámetro directamente relacionado con la actividad del combustible durante el quemado. Se hacen necesarios por tanto, dispositivos que faciliten la medición de estas concentraciones de gas en el interior de la barra.There are also devices for measuring and analyzing the gases emitted by the fuel rods outside, such as that described in patent FR 2726936 a1. However, a parameter of increasing interest is the concentration of gas in the highest interior part of the fuel rods and where the spring (impellent) is located, a parameter directly related to the activity of the fuel during burning. Devices that facilitate the measurement of these gas concentrations inside the bar are therefore necessary.
Otros dispositivos y configuraciones para la medición de tales concentraciones de gas se divulgan, por ejemplo, en "In situ gamma spectroscopy of spent nuclear fuel using a CdTe detector" de Abbas, Nicolaou, y Koch de 1996; y también, por ejemplo, en el documento FR2880179 A1. En la actualidad además, el coste de los diferentes equipos de medición es elevado, y su transporte y montaje se hace difícil debido a sus grandes dimensiones y al peso del blindaje.Other devices and configurations for measuring such gas concentrations are disclosed, for example, in "In situ gamma spectroscopy of spent nuclear fuel using a CdTe detector" by Abbas, Nicolaou, and Koch 1996; and also, for example, in document FR2880179 A1. At the present time, the cost of the different measuring equipment is high, and its transport and assembly is difficult due to its large dimensions and the weight of the shield.
Objeto de la invenciónObject of the invention
La presente invención tiene por objeto resolver los problemas expuestos anteriormente mediante un escáner tal como se define en la reivindicación 1. El blindaje está hecho preferentemente de un material muy denso y con un alto número atómico, como el wolframio. Los medios de posicionamiento serían orificios en el blindaje y el orificio de la barra. Opcionalmente podría haber varios detectores en orificios correspondientes. Asociados a cada detector puede haber un colimador y/o un filtro para la detección de los isótopos de interés (el isótopo 85Kr, o los isótopos 134Cs, 137Cs, 154Eu, 106Ru o 140La). Preferentemente, el dispositivo incluye medios motorizados capaces de desplazar la barra en el orificio que le corresponde a una velocidad controlada y un tubo de inserción entre la barra de combustible y su orificio correspondiente. El escáner se puede acoplar a un bastidor de soporte de elementos combustibles en una piscina de almacenamiento temporal mediante una plataforma configurada para tal uso.The present invention aims to solve the problems set forth above by means of a scanner as defined in claim 1. The shield is preferably made of a very dense material with a high atomic number, such as tungsten. The positioning means would be holes in the shield and the hole in the bar. Optionally there could be several detectors in corresponding holes. Associated with each detector can be a collimator and / or a filter for the detection of the isotopes of interest (the 85Kr isotope, or the 134Cs, 137Cs, 154Eu, 106Ru or 140La isotopes). Preferably, the device includes motorized means capable of moving the bar in the hole corresponding to a controlled speed and an insertion tube between the fuel bar and its corresponding hole. The scanner can be attached to a support frame for combustible elements in a temporary storage pool using a platform configured for such use.
Gracias al detector de Cd(Zn)Te el dispositivo de la invención es mucho más pequeño que los dispositivos conocidos hasta ahora y además no requiere refrigeración por nitrógeno líquido, lo cual reduce el coste y complejidad del sistema.Thanks to the Cd (Zn) Te detector the device of the invention is much smaller than the devices known so far and also does not require liquid nitrogen cooling, which reduces the cost and complexity of the system.
El dispositivo objeto de la invención presenta además la ventaja de poder realizar distintas mediciones sobre una sola barra con distintos filtros y/o detectores con distintas resoluciones, que son fácilmente intercambiables.The device object of the invention also has the advantage of being able to perform different measurements on a single bar with different filters and / or detectors with different resolutions, which are easily interchangeable.
Breve descripción de las figurasBrief description of the figures
Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de la presente descripción, según una realización práctica preferente de la invención, se adjuntan las siguientes figuras, cuyo carácter es ilustrativo y no limitativo:In order to help a better understanding of the present description, according to a preferred practical embodiment of the invention, the following figures are attached, the character of which is illustrative and not limiting:
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La figura 1 muestra una sección vertical de una realización de la invención.Figure 1 shows a vertical section of an embodiment of the invention.
La figura 2 muestra un corte axial de dicha realización.Figure 2 shows an axial section of said embodiment.
La figura 3 muestra una vista en perspectiva del aparato colocado en el bastidor de soporte de la piscina del reactor, según una realización de la invención.Figure 3 shows a perspective view of the apparatus placed in the support frame of the reactor pool, according to an embodiment of the invention.
La figura 4 muestra una sección vertical de una realización con varios detectores.Figure 4 shows a vertical section of an embodiment with several detectors.
La figura 5 muestra detalles de los filtros y la región del impelente.Figure 5 shows details of the filters and the region of the impeller.
Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention
El escáner de barras de la invención realiza una inspección de espectrometría gamma de resolución media mediante un detector de estado sólido. La información suministrada por el escáner de barras debe obtener:The bar scanner of the invention performs an inspection of medium resolution gamma spectrometry by a solid state detector. The information provided by the bar scanner must obtain:
- la medición de quemado y del tiempo de enfriamiento a partir de la obtención de las mediciones isotópicas de 137Cs, 134Cs, 106Ru y 154Eu, independientemente de la información previa de la barra- the burn and cooling time measurement after obtaining the isotopic measurements of 137Cs, 134Cs, 106Ru and 154Eu, regardless of the previous bar information
- el perfil de los isótopos de interés 137Cs, 134Cs, 154Eu, 106Ru y gamma total y en consecuencia el perfil de quemado.- the profile of the isotopes of interest 137Cs, 134Cs, 154Eu, 106Ru and total gamma and consequently the burn profile.
- información milimétrica de la homogeneidad de la columna de pastillas y de su longitud exacta- millimeter information of the homogeneity of the column of pads and their exact length
- la medición de 85Kr en el impelente (FGR - Fission Gas Release), utilizada para la medición de la presión dentro de la barra- the measurement of 85Kr in the impeller (FGR - Fission Gas Release), used to measure the pressure inside the bar
- el perfil de 140La en la determinación de potencia al fin de un ciclo (medición a 5 semanas)- the profile of 140La in the determination of power at the end of a cycle (measurement at 5 weeks)
- capacidad para determinar contaminación de 60Co en la zona de pastillas y en el impelente.- Ability to determine 60Co contamination in the tablet area and in the impeller.
Esencialmente el escáner de barras obtiene la misma información básica de caracterización que el escáner de alta resolución de Ge del estado de la técnica, incluida la medición de 85Kr. Además, el sistema de control de posición axial permite en la realización del perfil de la barra, una adquisición sincronizada de la posición con respecto a la radiación gamma de la región de interés, o con respecto a la totalidad de la radiación gamma.Essentially the bar scanner obtains the same basic characterization information as the high-resolution Ge scanner of the prior art, including measuring 85Kr. In addition, the axial position control system allows, in the realization of the bar profile, a synchronized acquisition of the position with respect to the gamma radiation of the region of interest, or with respect to the entire gamma radiation.
El detector es un cristal semiconductor de TeCd, con Zn como impureza, compuesto que se denomina comúnmente CZT. Se necesita un detector que proporcione información válida en el rango de medición hasta 200.000 fotones/segundo, suficientemente eficiente para energías de > 300 keV y capaz de proporcionar resolución suficiente a temperatura ambiente (unos 30°). Los detectores se incorporarán a carcasas estancas presurizadas para trabajar a unos 10 metros bajo el agua. La radiación principal de control puede corresponder al 137Cs que se selecciona por proporcionar información de quemado con tiempos de enfriamiento >6 meses. Si el tiempo de enfriamiento es inferior podrá realizarse la inspección con un tiempo de enfriamiento adecuado a la medición del 140La (de 5 a 6 semanas). Este rango de medición en energías del escáner cubre a partir de la energía del 106Ru. Por tanto cubre laThe detector is a TeCd semiconductor crystal, with Zn as an impurity, a compound that is commonly called CZT. A detector is needed that provides valid information in the measurement range up to 200,000 photons / second, sufficiently efficient for energies of> 300 keV and capable of providing sufficient resolution at room temperature (about 30 °). The detectors will be incorporated into pressurized waterproof housings to work about 10 meters underwater. The main control radiation may correspond to 137Cs that is selected for providing burn information with cooling times> 6 months. If the cooling time is shorter, the inspection can be carried out with a cooling time appropriate to the measurement of 140La (5 to 6 weeks). This measuring range in energy of the scanner covers from the energy of the 106Ru. Therefore it covers the
' 134 ^ 137 154 ^ 140 1 ^'134 ^ 137 154 ^ 140 1 ^
medición del Cs, del Cs, del Eu y del La como se requiere para los objetivos que se pretenden.measurement of Cs, Cs, Eu and La as required for the intended objectives.
Las radiaciones medidas entre 500 y 1500 keV son necesarias para determinar el quemado con un enfriamiento entre 6 meses y 100 años. Tras la operación en reactor con una energía específica por encima de 10 Mwd/TnU, para quemados inferiores deberían prolongarse significativamente los tiempos de medición.Radiations measured between 500 and 1500 keV are necessary to determine the burn with a cooling between 6 months and 100 years. After the reactor operation with a specific energy above 10 Mwd / TnU, for lower burns the measurement times should be significantly prolonged.
Los detectores de CZT probados cumplen con estas especificaciones y requerimientos. La medición de 85Kr con el escáner de barras proporcionará la presión parcial de 85Kr en la región del muelle cuando se disponga de unos patrones de calibración de geometría, rango de concentración y constitución equiparables en todo a las barras analizadas, la medición se realiza en un punto de la región del impelente en que, por su alejamiento del combustible, no son esperables la presencia de isótopos que generen interferencia en la medición, en cualquier caso, la ausencia de tales isótopos es demostrable por la propia técnica.The tested CZT detectors meet these specifications and requirements. The measurement of 85Kr with the bar scanner will provide the partial pressure of 85Kr in the region of the dock when geometry, concentration range and constitution calibration patterns are comparable in all to the analyzed bars, the measurement is carried out in a point of the region of the impeller in which, due to its distance from the fuel, the presence of isotopes that generate interference in the measurement are not expected, in any case, the absence of such isotopes is demonstrable by the technique itself.
El detector o detectores van colocados en un blindaje de wolframio, según se puede ver en las figuras, estando colimados por un orificio o ranura. En un orificio perpendicular al anterior se coloca la barra a analizar con el fin de optimizar la posición relativa del detector y la zona de interés de la barra. En la figura 1 se puede apreciar la región del impelente (4) y la región de las pastillas (3).The detector or detectors are placed in a tungsten shield, as can be seen in the figures, being collimated by a hole or slot. In a hole perpendicular to the previous one, the bar to be analyzed is placed in order to optimize the relative position of the detector and the area of interest of the bar. Figure 1 shows the region of the impeller (4) and the region of the tablets (3).
El analizador de espectros distingue las emisiones de los isótopos de interés: Cs, Cs, Eu y La, de forma que su medición se corresponda con la abundancia de los mismos en la barra. En la medición podrán incorporarse filtros que realizan una absorción selectiva de la radiación que llega al detector.The spectrum analyzer distinguishes the emissions of the isotopes of interest: Cs, Cs, Eu and La, so that their measurement corresponds to their abundance in the bar. In the measurement filters can be incorporated that perform a selective absorption of the radiation that reaches the detector.
El escáner de la invención proporciona la máxima información relevante en condiciones de seguridad con un coste de montaje y operación limitados, es decir, perfilometría axial de quemado, de anomalías en la columna de pastillas, concentración de 85Kr en la región del muelle y análisis de espectros de isótopos de interés en posiciones axiales fijas e identificadas con un control de posición axial.The scanner of the invention provides the maximum relevant information in safety conditions with a limited cost of assembly and operation, i.e. axial burn profilometry, of anomalies in the pad column, concentration of 85Kr in the region of the dock and analysis of Isotope spectra of interest in fixed axial positions and identified with an axial position control.
El sistema propuesto realiza una caracterización gamma completa de la barra en media resolución con un control estático de la distancia detector/barra y con el registro en fichero de la ubicación axial y el tiempo transcurrido desde el inicio. De esta forma se asegura la precisión en las mediciones y se reduce la variabilidad.The proposed system performs a full gamma characterization of the bar in medium resolution with a static control of the detector / bar distance and with the recording on file of the axial location and the time elapsed since the beginning. This ensures accuracy in measurements and reduces variability.
La barra se coloca en el equipo mediante una herramienta auxiliar motorizada autónoma de manejo de barra, que proporciona una ubicación segura interfiriendo mínimamente con el trabajo en la piscina del combustible. LaThe bar is placed in the equipment by means of an autonomous motorized auxiliary tool for handling the bar, which provides a safe location minimally interfering with the work in the fuel pool. The
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herramienta que sujeta la barra tiene un elemento pinza que sirve para coger la barra en una posición segura, la herramienta introduce la barra en el escáner (figura 1) a través de un orificio (8) con un elemento de guía o embudo (9), y tiene un sistema que permite variar y controlar la velocidad para ajustarla a la requerida por la inspección. Preferentemente, el sistema de avance autónomo de la barra es de tornillo sin fin con control de velocidad digitalizado. La herramienta se puede colocar anclada en el borde de la piscina de la central o bien mediante un polipasto que está suspendido de la estructura o bien de la propia grúa manipuladora de la piscina de combustible. Este sistema permite la automatización del proceso eliminando la intervención del operador, e incorporando secuencias de auto chequeo.tool that holds the bar has a clamp element that serves to catch the bar in a safe position, the tool introduces the bar into the scanner (figure 1) through a hole (8) with a guide element or funnel (9) , and has a system that allows to vary and control the speed to adjust it to that required by the inspection. Preferably, the autonomous advance system of the bar is a worm with digitized speed control. The tool can be placed anchored at the edge of the pool of the plant or by a hoist that is suspended from the structure or from the manipulator crane of the fuel pool. This system allows the automation of the process by eliminating operator intervention, and incorporating self-checking sequences.
El movimiento de la barra es a una velocidad controlada a través de los detectores y colimadores (6), cuyo número puede variar según las necesidades (ver figuras 1 y 4), en principio sin límite, controlándose la posición de los detectores respecto a la altura de la barra. Esta posición se asocia a la señal de los detectores. La inmovilización de cada detector en una posición fija y reproducible está garantizada por el diseño mecánico (ver figuras).The movement of the bar is at a controlled speed through the detectors and collimators (6), the number of which can vary according to the needs (see figures 1 and 4), in principle without limit, controlling the position of the detectors with respect to the bar height This position is associated with the detectors signal. The immobilization of each detector in a fixed and reproducible position is guaranteed by the mechanical design (see figures).
El sistema realiza una perfilometría gamma de la región de interés (ROI) del 137Cs o de cualquier otro isótopo emisor gamma penetrante, con adquisición simultánea de espectros gamma de media resolución, para discriminación de los isótopos, por ejemplo 137Cs, 134Cs y 154Eu. El equipo permite la selección del colimador (7) a utilizar en cada inspección, adaptado a las características de la barra, a la perfilometría, a la optimización del tiempo muerto y a la minimización del pico de aniquilación generado por la interacción de la radiación del 60Co en la medición de la región del impelente 85Kr.The system performs a gamma profilometry of the region of interest (ROI) of 137Cs or any other penetrating gamma emitting isotope, with simultaneous acquisition of medium resolution gamma spectra, for isotope discrimination, for example 137Cs, 134Cs and 154Eu. The equipment allows the selection of the collimator (7) to be used in each inspection, adapted to the characteristics of the bar, to the profilometry, to the optimization of dead time and to the minimization of the annihilation peak generated by the interaction of the 60Co radiation in measuring the region of the 85Kr impeller.
El dispositivo incorpora también un sistema de medición en la región del impelente que permite la determinación del isótopo 85Kr para determinar la presión interna de la barra, mediante la aplicación de métodos computacionales que sustraen la influencia de la radiación que proviene del material de la barra y del muelle (ver figura 1).The device also incorporates a measurement system in the region of the impeller that allows the determination of the 85Kr isotope to determine the internal pressure of the bar, by applying computational methods that subtract the influence of the radiation that comes from the material of the bar and of the dock (see figure 1).
El procesado de la señal de los detectores se realiza mediante dispositivos en línea como osciloscopios digitales y analizadores multicanal. El conjunto detector/electrónica permite la evaluación inmediata del grado de quemado y una comparación con el límite de aceptación. El sistema presenta en pantalla el resultado de la inspección mediante el procesado de las señales de los detectores, indicando los parámetros tales como la concentración de actividad de 85Kr, grado de quemado y grado de enfriamiento, longitud de columna de pastillas y perfil con información de la medición que permite su completa verificación. El analista de radiometría se limita únicamente a una labor de supervisión del proceso y de identificación de la barra en el sistema. Se supervisa en pantalla las indicaciones de posición, tiempo transcurrido, espectros gamma en tiempo real y cps de los perfiles gamma. En suma, no hay intervención de operadores en el proceso de medición del equipo de inspección, a excepción del movimiento de la barra hasta el escáner.The signal processing of the detectors is done through online devices such as digital oscilloscopes and multichannel analyzers. The detector / electronic assembly allows immediate evaluation of the degree of burning and a comparison with the acceptance limit. The system displays the result of the inspection on the screen by processing the signals of the detectors, indicating the parameters such as the concentration of activity of 85Kr, degree of burning and cooling degree, column length of pads and profile with information on the measurement that allows its complete verification. The radiometry analyst is limited only to a task of monitoring the process and identifying the bar in the system. The indications of position, elapsed time, gamma spectra in real time and cps of gamma profiles are monitored on the screen. In sum, there is no operator intervention in the inspection equipment measurement process, except for the movement of the bar to the scanner.
Para las mediciones relacionadas con la región de pastillas de combustible, el/los detectores, pueden ser de CZT de 5 mm3 u otro similar, que proporciona pulsos rápidos de manera que se hace posible la perfilometría en tiempos de recuento razonables y los espectros obtenidos permiten una discriminación inmediata entre los isótopos de referencia. El colimador, que puede estar hecha de wolframio u otro material equivalente, dispone del filtro con rendija para perfilometría a partir de ~0,5 mm y se diseña con el grosor adecuado para minimizar la radiación dispersa. Se incorpora además un filtro, que puede estar hecho también de wolframio u otro material de alto Z, para reducir en lo posible los pulsos de energía inferiores a 500 keV en el procesador. Se maximiza por tanto el tipo de impulsos que llegan al procesador digital portando información de interés y se optimiza así el tiempo de recuento al reducir el tiempo muerto y la radiación dispersa.For measurements related to the fuel pellet region, the detectors can be of CZT of 5 mm3 or similar, which provides rapid pulses so that profilometry is made possible at reasonable count times and the spectra obtained allow immediate discrimination between the isotopes of reference. The collimator, which can be made of tungsten or other equivalent material, has a filter with profileometry slit from ~ 0.5 mm and is designed with the appropriate thickness to minimize dispersed radiation. A filter is also incorporated, which can also be made of tungsten or other high Z material, to reduce energy pulses of less than 500 keV as much as possible in the processor. Therefore, the type of impulses that arrive at the digital processor is maximized by carrying information of interest and thus the counting time is optimized by reducing dead time and dispersed radiation.
Para las mediciones en la región del impelente se incorporan detectores de media resolución, que pueden ser de CdZnTe (CZT) de 10 mm3 u otro similar que proporcionan pulsos rápidos de manera que se hace posible la medición del pico de 85Kr en tiempos de recuento razonables. Los espectros así obtenidos permiten una adecuada capacidad de discriminación. El colimador puede estar hecho de wolframio u otro material equivalente y se diseña, al igual que se ha comentado anteriormente en el caso de la región de pastillas, con el grosor idóneo para minimizar la radiación dispersa. Se puede incorporar además un filtro, que también puede estar hecho de wolframio u otro material de alto Z, para reducción de los pulsos de energía inferiores a 400 keV, maximizando el tipo de impulsos que llegan al procesador digital portando información de interés y optimizándose el tiempo de recuento al reducir el tiempo muerto y la radiación dispersa. La medición relacionada con el isótopo 85Kr permite determinar la presión interna de la barra mediante la aplicación de métodos computacionales de substracción de la radiación que proviene del material de la barra y muelle.Medium resolution detectors are incorporated for measurements in the region of the impeller, which can be 10 mm3 CdZnTe (CZT) or similar that provide rapid pulses so that the measurement of the 85Kr peak is made possible at reasonable count times . The spectra thus obtained allow an adequate discrimination capacity. The collimator can be made of tungsten or other equivalent material and is designed, as previously mentioned in the case of the tablet region, with the ideal thickness to minimize dispersed radiation. A filter can also be incorporated, which can also be made of tungsten or other high Z material, to reduce energy pulses below 400 keV, maximizing the type of impulses that reach the digital processor carrying information of interest and optimizing the count time by reducing downtime and scattered radiation. The measurement related to the 85Kr isotope allows to determine the internal pressure of the bar by applying computational methods of radiation subtraction that comes from the material of the bar and spring.
Una ventaja adicional del equipo es que permite realizar numerosos ajustes según las mediciones que se deseen realizar: insertar casquillos colimadores adaptados a la geometría de la barra, interpolar filtros de diferentes características y alejar el detector de la barra para los casos en los que la sensibilidad del detector lo requiera. El blindaje permite la fácil incorporación de filtros de diferentes espesores de acuerdo a los requerimientos de la medición de barras de diferentes geometrías, grados de quemado o grados de enfriamiento. También se pueden realizar mediciones de barras con distintas geometrías, gracias a que es posible introducir en el orificio de la barra distintos tubos de inserción.An additional advantage of the equipment is that it allows numerous adjustments to be made according to the measurements that are to be made: insert collimating bushings adapted to the geometry of the bar, interpolate filters of different characteristics and move the detector away from the bar for cases in which the sensitivity of the detector requires it. The shielding allows the easy incorporation of filters of different thicknesses according to the requirements of the measurement of bars of different geometries, degrees of burning or degrees of cooling. Measurements of bars with different geometries can also be made, because it is possible to insert different insertion tubes into the hole of the bar.
El dispositivo puede llevar incorporado un codificador de la posición axial integrándose esta información con laThe device may have an axial position encoder incorporated by integrating this information with the
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correspondiente a los detectores activos que escanean cada uno a diferente altura de la barra una banda estrecha del plano horizontal.corresponding to the active detectors that scan each one at a different height from the bar a narrow band of the horizontal plane.
El blindaje común que contiene los detectores y colimador es estanco y está presurizado. Para la realización de perfiles la posición axial y cada medición es simultáneamente registrada de forma sincronizada desde el inicio hasta el final de la columna de pastillas (desde el contacto de la pastilla combustible con el tapón inferior de la barra hasta el contacto de la pastilla combustible con el muelle del impelente de la barra).The common shield that contains the detectors and collimator is tight and pressurized. For the realization of profiles, the axial position and each measurement is simultaneously recorded synchronously from the beginning to the end of the column of pads (from the contact of the fuel tablet with the lower cap of the bar to the contact of the fuel tablet with the spring of the rod impeller).
En el ejemplo preferencial de la figura 4, se incorporan 3 analizadores gamma que se componen de 3 detectores de CZT a temperatura ambiente (de volumen sensible de 1 a 60 mm3) y 3 colimadores de wolframio integrados en un blindaje común con ventanas de ranura o cónicas adaptadas a las inspecciones que se vayan a llevar a cabo.In the preferred example of Figure 4, 3 gamma analyzers are incorporated, which are composed of 3 CZT detectors at room temperature (of sensitive volume from 1 to 60 mm3) and 3 tungsten collimators integrated in a common shield with slot windows or conical tailored to the inspections to be carried out.
Así se podrá disponer de dos colimadores/detectores adecuados a la medición de 85Kr en el impelente con objeto de obtener una información doblemente contrastada de dicha determinación y de un colimador/detector para medir el perfil y quemado de la región de pastillas.Thus, two collimators / detectors suitable for measuring 85Kr in the impeller may be available in order to obtain doubly verified information on said determination and a collimator / detector to measure the profile and burning of the pellet region.
Opcionalmente, en vez de dos detectores para la medición del 85Kr, se puede disponer un colimador/detector adecuado a la medición de 85Kr en el impelente, de un colimador/detector para medir el perfil y quemado de la región de pastillas y de un colimador/detector adecuado para medir anomalías en la columna de pastillas.Optionally, instead of two detectors for measuring 85Kr, a collimator / detector suitable for measuring 85Kr can be provided in the impeller, a collimator / detector to measure the profile and burning of the pellet region and a collimator / detector suitable for measuring anomalies in the column of pads.
En suma, es posible preconfigurar la disposición de los colimadores/detectores adaptándose a las necesidades de cada momento con el objetivo de no tener que sacar el equipo del agua.In sum, it is possible to preconfigure the arrangement of the collimators / detectors adapting to the needs of each moment with the aim of not having to remove the equipment from the water.
En la figura 3 se puede observar cómo la plataforma que soporta el blindaje, en su parte inferior, está dotada de una estructura configurada para permitir que ella misma pueda acoplarse en un bastidor de soporte para elementos combustibles en una piscina de almacenamiento.In figure 3 it can be seen how the platform that supports the shielding, in its lower part, is provided with a structure configured to allow it to be coupled in a support frame for combustible elements in a storage pool.
El dispositivo de la invención no requiere suministro de nitrógeno, el blindaje es ligero, sencillo de instalar, operar y mantener. Otras ventajas del dispositivo son que permite la realización de la medición desde casi cualquier grado de enfriamiento y grado de quemado. También es posible variar la geometría de la barra, gracias a que es posible introducir en el orificio de la barra distintas guías.The device of the invention does not require a nitrogen supply, the shield is light, simple to install, operate and maintain. Other advantages of the device are that it allows the measurement to be carried out from almost any degree of cooling and degree of burning. It is also possible to vary the geometry of the bar, because it is possible to introduce different guides into the hole of the bar.
La invención no está limitada a las realizaciones concretas que se han descrito sino que abarca también, por ejemplo, las variantes que pueden ser realizadas por el experto en la materia (por ejemplo, en cuanto a la selección de materiales, dimensiones, componentes, configuración, etc.), dentro de lo que se desprende de las reivindicaciones.The invention is not limited to the specific embodiments that have been described but also covers, for example, the variants that can be made by the person skilled in the art (for example, in terms of the selection of materials, dimensions, components, configuration , etc.), within what follows from the claims.
Claims (11)
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